Читать «История Земли» онлайн - страница 36

Рис. 14. Двухъячеистая стилизация поверхности современной Земли типа лоскутов теннисного мяча. Штриховая линия - линия подъёма; сплошные линии - оси опускания мантийного вещества; кружки - центры этих осей; заштрихован Американо-Антарктический 'лоскут'.

Впрочем, пока еще, конечно, трудно настаивать на том, что такое восстановление конвективных ячеек в мантии современной Земли является единственно возможным или наилучшим. Так, например, О. Г. Сорохтин [23]

Допускает возможность существования пары закрытых ячеек типа Лоскутов теннисного мяча с полюсами подъема мантийного вещества в треугольнике Афар в Африке, чуть южнее места поворота Красного моря в Баб-эль-Мандебский пролив, и у о. Пасхи в Тихом океане и с зоной опускания вещества вдоль соответствующего этим полюсам большого круга, содержащей почти все геосинклинальные области тихоокеанской периферии (рис. 15). Правда, при этом приходится предполагать, что зона растяжения вдоль срединно-океанических хребтов не обязана соответствовать линии подъема мантийного вещества, а лишь должна как-то размещаться в области подъема.

Рис. 15. Схема возможного расположения восходящих и нисходящих мантийных потоков по О. Г. Сорохтину [23]. 1 - центры восходящих потоков; 2 - области нисходящих потоков; 3 - рифтовые зоны; 4 - современные развивающиеся геосинклинальные зоны; 5 - экваториальная линия по отношению к центру восходящего потока в Афаре.

Поскольку под действием архимедовых сил плавучести мантия Земли ведет себя, как очень вязкая жидкость, конвективные движения в ней должны преодолевать силу вязкости. При этом часть энергии движения расходуется, превращаясь в теплоту. По схеме, предложенной О. Г. Сорохтиным [23], при одноячеистой конвекции эта теплота выделяется преимущественно в астеносфере и превосходит теплопотери в литосферу, так что мантия разогревается. Перенос перегретого вещества конвективным течением из астеносферы в нижнюю мантию приводит к понижению в ней вязкости и, более того, - к уменьшению ее отношения к вязкости астеносферы. Это, по расчетам О. Г. Сорохтина, нарушает устойчивость одноячеистой конвекции, и она перестраивается в двухъячеистую. При двухъячеистой конвекции, наоборот, теплота выделяется преимущественно в нижней мантии и оказывается меньше теплопотерь в литосферу, так что мантия охлаждается. Это повышает вязкость нижней мантии и увеличивает ее отношение к вязкости астеносферы, что приводит к обратной перестройке в одноячеистую конвекцию. Такие перестройки можно сопоставить с тектоно-магматическими эпохами. Промежутки времени между ними должны быть сравнимыми с периодом полного перемешивания мантийного вещества (т. е. его прохождения через слой активной дифференциации у поверхности ядра), которое можно назвать конвективным циклом.

Согласно этому определению, приращение массы ядра за конвективный цикл должно быть пропорциональным объему мантии в начале цикла; коэффициент пропорциональности δρ будет иметь смысл уменьшения плотности вещества мантии при его прохождении через слой активной дифференциации у поверхности ядра. Среднее значение δρ, соответствующее возрастам 19 тектоно-магматических эпох прошлого, указанным в табл. 2, при использовании данных табл. 6 получилось равным 0.1 г/см3. При этом оказалось, что в будущем наступят еще три тектоно-магматические эпохи - через 0.16, 0.56 и 1.24 млрд. лет. Все 22 тектоно-магматические эпохи прошлой и будущей истории Земли показаны на кривых рис. 12 точками (впервые аналогичный график, несколько отличающийся от этого в количественном отношении, был построен О. Г. Сорохтиным [10]).